当以平面定位时,除尺寸误差是产生定位误差的原因外,工件定位平面的平面度误差、各相关定位面的位置误差,以及夹具支承面的平面度误差、各相关支承面的位置误差也是产生平面定位误差的原因。图2-14a表示工件定位面平面度误差Δ使工件产生角度偏移,使工件产生高度定位误差(≈Δ);图2-14b表示夹具定位支承面的高度不一致,使工件产生角度偏移Δα;图2-14c表示工件两定位面有垂直度误差,使工件在加工尺寸L时产生定位误差±ΔL(止动点在工件侧面的中点)。
由于几何位置误差产生定位误差的大小与工件的形状、夹具的定位结构和加工部位的位置有关,对具体情况应具体分析。下面以矩形棱柱工件为例进行分析。[46]
1)不考虑三个定位面有垂直度误差,分析工件定位面几何误差对加工尺寸A、B和C定位精度产生的影响,如图2-15所示。
工件底面用三个支承定位,其与工件的接触有下列几种情况:
①所有定位支承与工件表面最高的峰高(凸起部位)接触,这时工件定位面平面度偏差对加工没有影响。
②所有定位支承与工件表面最低的谷深(低凹部位)接触,工件的位置沿高度(Z轴)方向向下平移,其最大值等于工件表面平面度公差T1。
图2-14 工件定位面几何误差产生定位误差示例
③两个定位支承与工件表面的峰高接触,而第三个定位支承与工件表面谷深接触,这时工件定位面相对XOY面产生角度偏差(或接触情况相反,两点谷深,一点谷峰,情况也一样),产生这种情况的概率大,所以按这种情况进行分析。这时工件的主要定位面相对于XOY面、导向定位面相对XOZ面、止动面相对YOZ面都可能产生角度偏差,使加工尺寸A、B和C产生定位误差。由几何关系可推导出这些误差的计算式。图2-15a所示为主要定位面三个定位支承所在的位置,其定位误差分析如图2-15b所示。首先分析在Ⅰ—Ⅰ截面上的定位误差。图2-15中D为工件表面,由于有形状误差T1,D面与夹具定位面B产生斜角(±α),在工件尺寸A方向产生定位误差为ΔⅠ。由于工件可在两个方向倾斜,所以工件在Ⅰ—Ⅰ截面上的定位误差为ΔⅠ(Ⅰ—Ⅰ方向表示沿X方向)。
再分析在Ⅱ—Ⅱ截面上的定位误差,如图2-5c所示的K向视图,Ⅱ—Ⅱ方向表示对角方向。
工件在Ⅱ—Ⅱ(对角方向)的倾斜等于工件在X和Y方向产生的倾斜之和,ΔⅡ值与三个支承点的位置有关,所以对图2-15a,ΔⅡ也可按下式计算:
由后面的计算实例可知,用上面两种计算ΔⅡ的公式计算,其计算结果一致。
因ΔⅡ>ΔⅠ,所以取ΔⅡ作为加工尺寸A时由于定位面平面度误差产生的定位误差εA=ΔⅡ。
对图2-15d所示的三定位支承所在的位置
图2-15 由于工件定位面几何误差产生的定位误差计算图
同样可得到加工尺寸B和C时的定位误差εB和εC,见表2-6。
表2-6 工件定位面形状误差产生的定位误差计算式(按图2-15,不考虑各面垂直度误差)
(续)
注:1.系数K,锥度点支承K=1;小平面支承K=0.7;板支承K=0.3。(www.daowen.com)
2.T1、T2和T3分别为主要定位面、导向定位面和止动定位面的平面度公差。
3.εA、εB和εC分别为加工尺寸A、B和C的定位误差。
2)不考虑三个定位面有形状误差,分析工件三个定位面有垂直度误差对加工尺寸A、B和C产生的定位误差。因底面D是主要定位面,其他定位面对底面垂直度偏差对加工尺寸A不产生定位误差,即λA=0。导向定位面E对主要定位面D有垂直度偏差T4,使加工尺寸B产生定位误差λB(图2-16),其误差只与T4和导向定位面支承点的位置有关。
图2-16 定位面位置误差产生的定位误差计算图
若A1=A′1,λB=T4;若A′1≈A1,λB=2T4;若A1<A′1,则;若A1>A′1,则。
同样可得,当止动面F对主要定位面D有垂直度误差T5时,加工尺寸C产生的定位误差λC等于由于E、F两面对底面D垂直度误差产生的定位误差之和,见表2-7。
表2-7 工件定位面位置误差产生的定位误差计算式(按图2-15和图2-16计算)
(续)
注:1.T4为导向定位面对主要定位面的垂直度公差。
2.T5为止动定位面对主要定位面的垂直度公差。
3.λB和λC为加工尺寸B和C时由于定位面垂直度误差产生的定位误差(以主要定位面为基准,对加工尺寸A没有由于垂直度偏差产生的定位误差,λA=0)。
3)由上面分析,对矩形棱柱工件考虑其各定位面既有平面度误差,又有垂直度误差,则加工尺寸A、B和C的总误差分别为ΔA、ΔB和ΔC,对图2-15和图2-16有
按图2-15,若矩形工件的尺寸为A×B×C=200mm×300mm×400mm,其各定位面平面度偏差T1=T2=T3=0.1mm,各定位面相互垂直度偏差T4=T5=0.15mm;尺寸A1=A′1=100mm;B′=B″=150mm;B1=C1=C′=20mm;B0=260mm;C0=C′0=360mm;K=0.5(平面支承),计算加工尺寸A、B和C时由于定位面有形状位置误差而产生的定位误差。
由于定位面形状误差加工尺寸A产生的定位误差按表2-6中的公式计算。
由前面介绍,也可按(图2-15c)由已知参数作图和计算,得GG1=150mm,G2G3=245mm,则
以上说明两种计算εA的公式是一致的。对本例,其他计算结果见表2-8。
表2-8 按图2-15计算示例得出的计算结果
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